固體聚合物水電解制氫技術(shù)在可再生能源利用和氫能經(jīng)濟發(fā)展中占有極其重要的地位,催化劑是實現(xiàn)高效能源轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。由于聚合物水電解體系的強酸腐蝕性和高氧化電位,其實際應(yīng)用的催化劑仍以Pt和Ir基催化劑為主。貴金屬材料儲量有限,價格昂貴,電催化劑成本很高,極大限制了聚合物水電解技術(shù)的發(fā)展。聚合物水電解催化劑的研究主要集中在降低貴金屬用量、提高貴金屬利用率和延長催化劑使用壽命等方面。此外,尋找廉價的替代材料,開發(fā)非貴金屬析氫、析氧電催化劑也是研究的重要內(nèi)容和發(fā)展方向。通過深入認(rèn)識催化作用機理,結(jié)合快速發(fā)展的模擬、計算技術(shù),設(shè)計制備新型高性能析氫、析氧電催化劑具有重要應(yīng)用價值。本文總結(jié)了當(dāng)前聚合物水電解體系析氫、析氧催化原理的發(fā)展,介紹了新型析氫、析氧催化劑的制備技術(shù)和性能研究及雙效催化劑的發(fā)展,并對提高催化性能的措施做了簡單總結(jié)和建議,希望對聚合物水電解體系催化劑的進一步研究和發(fā)展有積極意義。

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【部分圖文】：

圖3催化劑表面HER機理:Volmer-Heyrovsky機理Fig．3HERmechanismoncatalystsurface:Volmer-

康偉等:新型析氫析氧電化學(xué)催化劑在固體聚合物水電解體系的應(yīng)用綜述與評論化學(xué)進展，2020，32(12):1952～1977·1955·S-H-H++e－→S+H2(g)(10)圖3催化劑表面HER機理:Volmer-Heyrovsky機理Fig．3HERmechanismonca....

圖5催化劑活性火山形曲線:(a)析氫催化劑火山形曲線;(b)析氧催化劑火山形曲線Fig．5Thevolcanoshapecurveofcatalystactivities:(a)Theactivitiesofhydrogenevolutioncatalyst;(b)Theactivitiesofoxygen

?68，71～90］。新型膜電極制備技術(shù)利用狹縫涂布制備膜電極，具有比噴涂、轉(zhuǎn)印法更好的水電解性能，且不使用單獨的分隔膜，減少了歐姆電阻［91～93］。催化劑是膜電極的關(guān)鍵材料，對膜電極性能和穩(wěn)定性有決定性影響。因此，為了降低極化過電位、電解電壓和能耗，需要制備高活性、低過電位、....

圖8催化劑合成步驟和物理表征;(a)催化劑合成步驟;(b)浸漬酸洗后生成竹節(jié)-節(jié)點狀石墨碳納米管(GT)及封閉合金NPsSEM圖;(c)GT封閉的合金NPs結(jié)構(gòu)TEM圖和GT內(nèi)部合金的HRTEM圖;(d)GT封閉的合金NP斷面TEM圖;(e)HRTEM圖證明Fe3Co7和Cu在GT內(nèi)部存在;(f)線掃HAADF-STEM圖和斷面組成圖;(g)斷面HAADF圖和元素面掃圖;(h)(i)Pt-GT-1催化劑TEM圖;(

康偉等:新型析氫析氧電化學(xué)催化劑在固體聚合物水電解體系的應(yīng)用綜述與評論化學(xué)進展，2020，32(12):1952～1977·1959·圖8催化劑合成步驟和物理表征;(a)催化劑合成步驟;(b)浸漬酸洗后生成竹節(jié)-節(jié)點狀石墨碳納米管(GT)及封閉合金NPsSEM圖;(c)GT封閉的....

圖2催化劑表面HER機理:Volmer-Tafel機理Fig．2HERmechanismoncatalystsurface:Volmer-Tafel

?［56-60］。在酸性介質(zhì)中，質(zhì)子首先在活性位上吸附，通過放電過程實現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移［45］。放電后，質(zhì)子和其他放電質(zhì)子結(jié)合產(chǎn)生分子態(tài)的氫或者吸附另一個質(zhì)子，在析氫之前，進一步電化學(xué)放電。因此，HER過程有2個典型的反應(yīng)機理，即Tafel機理和Volmer-Heyrovsky機理，其....

本文編號：3891670